一、简答题1. 什么是金属材料的焊接性?影响焊接性的因素有哪些?
金属材料的焊接性是指一种金属材料采用某种焊接工艺获得优良焊缝的难易程度。优良焊缝包括焊缝无缺陷和保证使用性能(如强度、耐热、耐磨、耐酸等)两个方面。
影响金属焊接性的因素主要有含碳量、合金元素及其含量、采用焊接工艺等。例如,低碳钢的焊接要比铸铁的焊接容易。又如,铝和不锈钢用焊条电弧焊时,焊接性较差,而改用氩弧焊时,焊接性则较好。
2. 如何根据碳当量法评价钢材的焊接性?
按照碳当量可以把钢材的焊接性分成良好、一般和差。
(1)CE<0.4%,焊接性良好,一般不必采取预热措施就可以获得优良的焊缝。低碳钢和低合金钢属于这一类。
(2)CE=0.4%~0.6%,焊接性一般到较差。这类钢材在焊接过程中淬硬倾向逐渐明显,通常需采用焊前预热(150~200℃)、焊后缓冷等措施。中碳钢和某些合金钢属于这一类。
(3)CE>0.6%,焊接性差到低劣。这类钢材产生裂纹倾向严重,不论周围气温高低,焊件刚性和厚度如何,必须预热到200~450℃。焊后应采取热处理等措施,如弹簧钢等。
3. 铸铁焊接有何特点?什么是“热焊”和“冷焊”?
铸铁比钢材的焊接性较差。
(1)铸铁在焊接时只要冷却速度稍快就会产生脆硬的白口组织,它的硬度很高,很难进行机械加工。
(2)片状石墨把金属组织分割开来,使得铸铁的塑性很差,伸长率几乎等于零,在焊接应力作用下易产生裂纹。
(3)铸铁的熔化和凝固过程,没有经过半流体状态,因此,在凝固时气体往往来不及析出而生成气孔。这一性质使得铸铁只宜平焊。
目前生产中铸铁的焊接常采用下列方法:
(1)热焊,把焊件预热到600~700℃再进行焊接。焊后埋入热灰或沙中缓冷,防止产生白口组织。
(2)冷焊,在焊接之前焊件不预热或预热温度低于300~500℃的铸铁冷焊。可采用各种不同的焊条电弧焊进行冷焊。
4. 铜和铜合金的焊接有何特点?应采取哪些措施?
铜和铜合金的焊接性差,原因是:
(1)铜的导热性良好,所以焊接过程的热量散失较大,使加热效率降低。
(2)液态铜对氢有很大的溶解度,温度下降时,溶解度则大大下降,尚未析出的氢原子集结,容易生成内部气孔和表面气孔。
(3)铜的化学性质活泼,在高温下容易氧化成Cu2O,它易与Cu组成脆性组织;同时铜的焊接接头容易出现裂纹。
目前铜及铜合金的焊接以气焊比较适用。进行气焊时应采用严格的中性焰,并采用硼砂或硼砂与硼酸的混合物作为气焊剂。焊接黄铜时,常用氧化焰,轻微氧化焰使熔池表面生成一层金属氧化物保护膜,因而防止了锌的过量蒸发。
5. 铝和铝合金的焊接有何特点?应采取哪些措施?
铝及铝合金的焊接性差,原因是:
(1)铝的导热性良好,而且其熔点只有658℃,焊接时很容易烧穿。
(2)铝在热状态下很脆,在焊接应力作用下很容易产生裂纹。
(3)铝的化学性质活泼,特别容易氧化生成氧化铝,其熔点为2050℃,比纯铝的沸点1800℃还高;Al2O3的相对密度也比纯铝大,产生Al2O3以后将妨碍焊接操作,容易产生夹渣。
6. 焊接发生变形和应力有哪些原因和危害?
焊接过程中对焊件不均匀的加热和冷却,是导致焊件产生变形和应力的主要原因。另一个原因是当熔池的金属由液态变为固态时,或从高温变为常温时,由于焊缝的收缩,体积缩小。
其危害主要有:
(1)焊件报废。严重的变形和应力有可能导致整个焊件或构件报废,造成经济损失。
(2)矫正费工时。有些变形可以采取矫正措施来消除,但费工时,而且有些矫正工艺因达不到理想的效果,最终也还会使构件报废。
(3)工伤事故。严重的变形和应力会造成断桥、沉船、锅炉或受压容器的爆炸等工伤事故。
7. 减小焊接变形和应力的措施有哪些?
减小焊接变形和应力的措施有:
(1)抑制法。这种方法是用夹具或点焊法把焊件各个部位固定在平台上。此方法产生应力大,通常不宜采用。
(2)定位焊。对长度大而又复杂的焊件,在焊接前可先点焊几处,分段地把焊接部位加以固定。
(3)预变形法。在焊前根据金属性质及形状(查有关手册),它在焊后可能产生的变形和收缩量,预先将它向相反方向预变形,使焊后的变形和预变形有互相抵消的作用。
(4)预热法。焊件经过预热以后,可以减小焊件加热部分和没有加热部分之间的温度差别,同时,也可降低焊接时的冷却速度,从而减小变形和应力。
(5)逆向分段法。在焊接长焊缝时,可以采用逆向分段法来焊接。
(6)对称焊法。在焊接长钢板焊件时,最好进行对称焊法。
(7)焊后热处理。采取缓冷、退火等方法。
(8)合理的焊接顺序有利于减小变形和应力。
8. 什么是气孔?其产生原因和预防措施有哪些?
气孔是指气体在凝固的焊缝中形成的气穴,有氮气孔、氢气孔和一氧化碳气孔等。
气孔是由于液态金属溶解有较多气体,熔池冷却速度过快等造成的。
预防措施主要是焊前仔细清除坡口两侧的油、锈、水,采用短弧焊接,焊条应按规定烘干,焊接电流不宜太大或太小,焊接速度不宜过快等。
9. 什么是咬边?其产生原因和预防措施有哪些?
咬边是指焊缝两侧与基本金属交界处形成凹槽。
咬边是由于焊接电流或火焰能率太大。预防措施是焊条角度或焊嘴与焊件的角度要合适,采用短弧焊,运条方法要正确,在坡口两侧稍加停留,以利焊缝与基本金属圆滑过渡,但不能停留时间过长等。
10. 什么是平焊及其特点?应注意哪些操作要点?
焊件放在水平位置,焊接电弧(或火焰)在焊件之上,焊工俯视焊件,这种位置的焊接称为平焊。
平焊的特点是:焊条熔滴靠自重容易过渡到熔池,易操作、生产率高,焊接质量容易保证。是练习掌握其他各种比较复杂焊接位置的基础。
平焊操作要点有:
(1)平焊比其他焊接位置可选用较大的焊条直径和焊接电流或火焰。
(2)焊条的角度要合适。焊条与焊接行进方向(焊缝纵向)的夹角宜60°~75°,避免熔渣超前;焊条与焊缝横截面(侧面)的夹角宜90°,避免焊缝的一侧咬边,另一侧焊不透。
11. 什么是仰焊及其特点?应注意哪些操作要点?
焊接电弧(或火焰)位于焊件下方,焊工仰视焊件进行的焊接。这种焊接称为仰焊。
仰焊的特点是由于熔池的液体金属受地心引力的作用容易往下滴,使焊缝成形困难。此外,仰焊的劳动条件差,焊工操作时容易疲劳,并有强烈的弧光和火花、熔渣飞溅,熔化金属下滴,稍有不慎就会造成焊工的人身伤害。仰焊的生产率也低,是各种焊接位置中最难焊的一种焊接方法。
仰焊的操作要点有:
(1)应选用比平焊较小直径的焊条和较小焊接电流或火焰,尽量缩小熔池的体积;否则熔池体积过大,容易造成熔化金属向下垂落。
(2)采用短弧焊接,使熔滴尽快过渡,并依靠表面张力与熔化的基本金属熔合,促使形成焊缝。
(3)焊条的角度。焊条与焊接方向保持60°~80°,与焊缝两侧成90°。
12. 焊接操作为何属于特种作业?
焊接操作与切割操作中,焊工需要接触各种可燃易爆气体、氧气瓶和其他高压气瓶,需要用电和使用明火,而且有时需要焊补燃料容器和管道,需要登高或水下作业,或者需要在密闭金属容器、锅炉、船舱、地沟、管道等狭小空间内作业。因此,焊接作业有一定的危险性,容易发生火灾、爆炸、触电、高处坠落等工伤事故;此外,焊接作业还有弧光、有毒气体与焊接烟尘等有害因素,会造成职业病。所以,焊接作业不但危害焊工安全健康,也会伤害在场其他人员的安全和健康,而且,还会造成国家财产与生产的巨大损失。因此,我国把焊接与切割作业定为特种作业。
13. 什么叫闪燃、着火和自燃?
(1)闪燃:可燃液体的可燃蒸气与空气混合后,遇着火源,发生一闪即灭(延续时间少于5s)的燃烧现象。
(2)着火:可燃物与火源接触而燃烧,并且在火源移去后仍能保持继续燃烧的现象。
(3)自燃:可燃物质受热升温到一定温度时,不需明火作用就能自行燃烧的现象。
14. 什么叫闪点、着火点和自燃点?
(1)能出现闪燃的最低温度称闪点,如车用汽油的闪点为-39℃,煤油为28℃。
(2)能发生着火的最低温度称着火点(或称燃点、燃烧点),如纸张为130℃,木材为295℃。
(3)能引起自燃的最低温度称自燃点,如黄磷为30℃,煤为320℃等。
(4)可燃物质的闪点、着火点和自燃点越低,则发生火灾和爆炸的危险性越大。
15. 什么是自热自燃和受热自燃?
根据促使可燃物质升温的热量来源不同,自燃可分为受热自燃和自热自燃。
(1)可燃物质由于本身的化学反应、物理作用或生物作用等所产生的热量,使温度升高至自燃点而发生自行燃烧的现象,称为自热自燃。例如油脂与氧气瓶的纯氧接触而发生的自燃。
(2)可燃物质由于外界加热,温度升高至自燃点而发生自行燃烧的现象,称为受热自燃,例如火焰隔锅加热引起锅里油的自燃。
16. 什么是防火的基本理论?防火基本技术措施有哪些,并举例说明?
(1)防火的基本理论是:防止燃烧3个基本条件的同时存在或者避免它们的相互作用。
(2)防火的基本技术措施主要有:
1)消除着火源。这是防火技术中最基本的措施。例如电石库的照明灯具和开关必须采用防爆型和密闭型,严禁明火取暖,必须用铜制或铍铜合金等不产生火花的工具开启电石桶等。
2)控制可燃物。例如为避免电石与水接触产生乙炔气,严禁自来水管道、热水管道等通过电石库。
3)隔绝空气。使设备容器处于真空状态或惰性介质保护下。例如乙炔发生器加料后,用氮气或二氧化碳吹扫发气室等。
4)防止着火范围扩大。例如在乙炔瓶或乙炔发生器装置回火防止器,一旦发生回火,可阻止火焰在胶管里蔓延,防止火焰进入容器内。又如在车间或库房里设置防火门或筑防火墙等。
5)安全间距。防止燃烧3个基本条件的相互作用。例如安全规程规定,乙炔瓶距火源应10m以上。
6)火灾报警器,如感烟报警器。
17. 什么是物理性爆炸和化学性爆炸?
(1)物理性爆炸。物质发生物理变化(温度、体积或压力等因素)引起的爆炸。物理性爆炸的前后,爆炸物质的性质及化学成分均不改变。锅炉的爆炸是典型的物理性爆炸。又如氧气钢瓶受热升温,引起气体压力增高,当压力超过钢瓶的极限强度时即发生爆炸。这些物理性爆炸是蒸气和气体膨胀力作用的瞬时表现,它们的破坏性取决于蒸气或气体的压力。
(2)化学性爆炸。是物质在极短时间内完成化学变化,形成其他物质,同时产生大量气体和能量的现象。例如乙炔发生器或乙炔瓶里发生的乙炔与氧气混合的爆炸。
18. 什么是防止可燃物质爆炸的基本理论?防爆基本技术措施有哪些,并举例说明?
(1)根据可燃物质(可燃气体、蒸气、粉尘)化学性爆炸的3个条件,防爆技术的基本理论就是防止化学性爆炸3个条件的同时存在。
(2)防爆基本技术措施有:
1)预防形成爆炸性混合物。如胶管利用色标以避免氧气胶管和乙炔胶管混合。
2)控制火源。如乙炔瓶必须安装干式回火防止器,使回火的火焰不能进入瓶内。
3)削弱爆炸威力的升级。如乙炔发生器的罐体安装爆破片(防爆膜),一旦发生爆炸,爆破片首先破裂,将热量和气体泄入大气,使爆炸压力不会迅速升高,从而保住罐体不损坏。
19. 影响电击严重程度的因素有哪些?
影响电击严重程度的因素有:
(1)流经人体的电流强度。电流强度越大,对人体的伤害越严重。
(2)电流通过人体的持续时间。持续时间越长,对人体的伤害越严重。
(3)电流通过人体的途径。有手到脚、手到手、脚到脚。其中手到脚的途径对人伤害最严重。
(4)电流的频率。
(5)人体的健康状况等。
20. 预防焊接触电事故的一般措施有哪些?
预防焊接触电事故的一般措施有:
(1)绝缘。绝缘是防止触电事故发生的重要措施。橡胶、胶木、瓷、塑料、布等都是电焊设备和工具常用的绝缘材料。
(2)屏护。屏护是采用遮栏、护罩、护盖、箱闸等把带电体同外界隔绝开来。对于电焊设备、工具和配电线路等的带电部分,如果不便包以绝缘或绝缘不足以保证安全时,可以采用屏护措施。例如,闸刀开关以及接线柱等一般不能包以绝缘,而需要屏护。
(3)间隔。间隔就是为了防止人体触及焊机、电线等带电体,或为了避免车辆及其他器具碰触带电体,或为防止因火灾和各种短路等造成的事故,在带电体和地面之间、带电体与其他设施和设备之间、带电体与带电体之间均需保持一定的安全距离。
(4)安装电焊机的空载自动断电保护装置。
(5)个人防护用品:绝缘鞋、皮手套、干燥的帆布工作服、橡胶绝缘垫等。
(6)为防止电焊操作时人体接触意外带电体发生事故,焊机外壳必须采取保护性接地或保护性接零等安全措施。
21. 焊机保护性接地或接零装置有哪些安全要求?
焊机保护性接地或接零装置的安全要求有:
(1)焊机接地装置的接地电阻不得大于4Ω。
(2)接地装置可用打入地里深度不小于1m,接地电阻小于4Ω的铜棒或无缝钢管作接地极。亦可以广泛利用自然接地极,但氧气和乙炔管道以及其他可燃易爆物品的容器和管道,严禁作为自然接地极。自然接地极电阻超过4Ω时,应采用人工接地极。
(3)弧焊变压器的二次绕组与焊件相接的一端也必须接地(或接零)。但二次绕组与焊件不得同时接地或接零。
(4)所有电焊设备的接地(或接零)线,不得串联接入接地体或零线干线。
(5)连接接地线或接零线时,应首先将导线接到接地体上或零线干线上,然后将另一端接到电焊设备外壳上。拆除接地线或接零线的顺序则恰好与此相反。
22. 燃料容器检修动火发生着火爆炸事故的主要原因有哪些?
燃料容器检修动火发生着火爆炸事故的主要原因有:
(1)焊接动火前对容器内可燃物置换不彻底,或取样分析化验及检测数据不准确,或取样检测部位不适当,结果在容器管道内或动火点周围存在着爆炸性混合物。
(2)在焊补操作过程中,动火条件发生了变化。
(3)动火检修的容器未与生产系统隔绝,致使易燃气体或蒸气互相串通,进入动火区域;或是一面动火,一面生产,互不联系,在放料排气时遇到火花。
(4)在尚具有燃烧和爆炸危险的车间仓库等室内进行焊补检修。
(5)烧焊未经安全处理或未开孔洞的密封容器。
23. 置换动火应采取哪些安全措施?
置换动火应采取的主要安全措施有:可靠隔离;严格控制可燃物含量;清洗干净;气体分析和监视;安全管理措施等。
24. 水下焊割作业的准备工作有哪些安全要求?
水下焊接作业准备工作的安全要求是:
(1)焊割炬在使用前应作绝缘、水密性和工艺性能的检查,需先在水面进行实验。
(2)水下焊割前应查明作业区的周围环境,调查了解作业水深、水文、气象和被焊割物体的结构等情况。
(3)潜水焊割工应备有话筒,以便随时同水面上的主持人员取得联系。
(4)水下焊割作业处的水流速度超过0.1~0.3m/s,水面风力超过6级时,禁止水下焊割作业。
25. 预防水下焊割作业触电事故应采取哪些安全措施?
预防水下焊割作业触电事故应采取的措施是:
(1)水下焊接电源必须采用直流电,禁止使用交流电。
(2)水下焊接设备和电源应具有良好的绝缘和防水性能,绝缘电阻不得小于1MΩ。
(3)更换焊条时,必须先发出拉闸信号,确认电路已经切断,方可去掉残余的焊条(电极)头。
(4)在任何时候都要注意,操作者不可使自身接入电路。